DE744204C

DE744204C - Spannungs- und Frequenzregelung in einem ueberwiegend durch selbstgesteuerte Wechselrichter gespeisten Drehstromnetz

Info

Publication number: DE744204C
Application number: DEL107069D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adolf Leonhard
Original assignee: ADOLF LEONHARD DR ING
Current assignee: ADOLF LEONHARD DR ING
Priority date: 1942-03-07
Filing date: 1942-03-07
Publication date: 1944-01-12

Description

Spannungs- und Frequenzregelung in einem überwiegend durch selbstgesteuerte Wechselrichter gespeisten Drehstromnetz Bei selbständigem Betrieb eines Drehstromnetzes, das durch Wechselrichter gespeist wird, ergeben sich bei Wirk- und Blindbelastung starke Spannungs- und Frequenzänderungen, die durch schnell wirkende Regeleinrichtungen beseitigt werden müssen, um einen brauchbaren Netzbetrieb zu erzielen." Die gleichen Verhältnisse liegen vor, wenn zwar noch Drehstromgeneratoren auf das gleiche Drehstromnetz arbeiten, die Leistung dieser Maschinen aber klein ist gegenüber der -Wechselricliterleistung.
Bei der Regelung von Frequenz und Spannung kann verschieden vorgegangen werden. Entweder wird die Frequenz durch Änderung der Blindlastlieferung parallel arbeitender Blindlasterzeuger, also z. B. durch Änderung der Erregung von Synchronphasenschiebern, und die Spannung durch Änderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses des Wechselrichters, also Änderung der Transformatorübersetzung oder der -Aussteuarung geregelt, oder es wird umgekehrt die Spannung durch die Blindlastlieferung und die Frequenz durch das Übersetzungsverhältnis beeinflußt. Grundsätzlich führen beide Regelungsarten zum Ziel. Eine genauere Untersuchung der sich abspielenden Regelvorgänge führt aber zu dem Ergebnis, daß es mit Rücksieht auf die Verhältnisse bei Blindlaststößen in manchen Fällen zweckmäßiger sein wird, die Frequenz durch Änderung der Übersetzung und die Spannung durch Änderung der Blindlastlieferung zu beeinflussen. Bei einem (positiven) Blindlaststoß wird nämlich zunächst ruckartig nur die Spannung verringert, und erst verzögert durch die magnetische Trägheit im Gleichstromkreis und bei Verwendung von umlaufenden Phasenschiebern durch die mechanische Trägheit der Maschinen wird die Fr. quenz gesteigert. Greift ein schnell arbeitender Spannungsregler ein und verstellt dieser die Erregung der Maschine schnell genug, so wird die Frequenzänderung praktisch überhaupt nicht zur Auswirkung kommen, und der Frequenzregler braucht überhaupt nicht einzugreifen, was insofern auch rieh= tig ist, weil bei einem Blindlaststoß die Übersetzung des Wechselrichters ja ohnedies im stationären Endzustand die gleiche sein muß wie vorher.
Eine Regelung .dieser Art macht aber noch Schwierigkeiten bei Wirklaständerungen. Mit Rücksicht auf die Regelverhältnisse bei Wirk laständerungen erscheint es daher als zweckmäßig, die Regelung noch etwas zu verbessern. Tritt nämlich ein Wirklaststoß auf, so gehen Spannung und Frequenz in Form einer gedämpften Schwingung auf einen neuen, niedrigeren Wert. Dabei bleibt die Frequenzänderung kleiner als.. die Spannungsänderung. Bei einem solchen Wirklaststoß werden infolgedessen beide Regler eingreifen, der Spannungsregler erhöht die Erregung und wirkt damit im Sinne einer weiteren Frequenzverringerung, und der Frequenzregler vergrößert die Übersetzung. Da im Endzustand nach Abklingen des Regelvorgangg bei einem reinen Wirklaststoß die Erregung etwa wieder den ursprünglichen Wert besitzt (etwas größer), muß der Spannungsregler sein Eingreifen teilweise wieder rückgängig machen, also zurückgehen. Es ist klar, daß der ganze Vorgang erst nach einigen Schwingungen abklingen wird.
Erfindungsgemäß sollen nun die Regelverhältnisse dadurch wesentlich verbessert werden, daß nicht einfach auf konstante Spannung und Frequenz, sondern nach einem Kennlinienverfahren geregelt wird. Man kann z. B. so vorgehen, daß man die Frequenz auf einen konstanten Wert, die Spannung aber auf einen von der Frequenz abhängigen Wert regelt, und zwar so, daß nach Beendigung eines Regelvorganges, wenn also der Sollwert der Frequenz erreicht ist, auch der richtige Sollwert der Spannung vorhanden ist. Oder man kann die Spannung auf einen konstanten Wert regeln und die Frequenz abhängig von der Spannung und auch wieder so, däß dann beim richtigen Wert der Spannung, also nach Beendigung eines Regelvorgangs, der richtige Wert der Frequenz sich einstellt. Eine weitere Möglichkeit ist noch die, daß die Spannung abhängig von der Frequenz und die Frequenz abhängig von der Spannung geregelt wird, und zwar so, daß sich die Regelkennlinien gerade beim Sollwert von Frequenz und Spannung schneiden. Die zweckmäßigste Methode wird im allgemeinen die sein, nach der die Frequenz auf konstanten Wert und die Spannung abhängig von der Frequenz geregelt wird.
Bei zu niedriger Frequenz stellt in diesem Fall der Spannungsregler die Blindleistungslieferung, d. h. bei Verwendung von Phasenschiebern die Erregung so ein, daß bei Ausregelung der Frequenz durch Änderung der Übersetzung selbsttätig die Spannung, die verhältnisgleich mit der Frequenz ansteigt, auf ihren Sollwert kommt, ohne daß der Spannungsregler nochmals einzugreifen braucht. Bei einem Wirklaststoß spielt sich dann der Regelvorgang folgendermaßen ab: Frequenz und Spannung sinken ab, die Spannung aber im allgemeinen stärker als die Frequenz. Ist die Spannungskennlinie, nach der geregelt wird, so abgeglichen, daß der Regelsollwert der Spannung sich verhältnisgleich mit der Frequenz ändert, so wird nun infolge des größeren relativen Spannungsabfalls der Spannungsregler eingreifen und bei Phasenschieberbetrieb die Erregung verstärken, und zwar gleich etwa auf den richtigen Wert, der der neuen Last entspricht. Der Frequenzregler braucht dann nur die Übersetzung so lange zu vergrößern, bis die richtige Frequenz vorhanden ist, wobei sich dann auch selbsttätig die richtige Spannung eingestellt hat. Wie sich leicht einsehen läßt, wird die Regelung bei Blindlaststößen durch diese Maßnahmen ebenfalls im günstigen Sinn beeinflußt, da die Spannungsregelung nicht so schnell arbeiten kann, daß Frequenzänderungen vollkommen vermieden werden und bei Eingreifen der Frequenzregelung sich die oben geschilderten günstigen Regelverhältnisse ergeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungs- und Frequenzregelung in einem überwiegend durch selbstgesteuerte Wechselrichter gespeisten Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß Spannung und Frequenz nach einem Kennlinienverfahren geregelt werden. z. Regelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz auf einen konstanten Wert, die Spannung aber auf einen von der Frequenz abhängigen Wert geregelt wird, und zwar so, daß nach Beendigung eines Regelvorganges, wenn also der Sollwert der Frequenz erreicht ist, auch die richtige Spannung vorhanden ist. 3. Regelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung auf einen konstanten Wert, die Frequenz aber auf einen von der Spannung abhängigen Wert geregelt wird, und zwar so, daß nach Beendigung eines Regelvorganges, wenn also der Sollwert der Spannung erreicht ist, auch die richtige Frequenz vorhanden ist. 4. Regelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung abhängig von der Frequenz und die Frequenz abhängig von der Spannung geregelt wird, und zwar so, daß nur bei richtigen Werten von Spannung und Frequenz Gleichgewicht vorhanden ist. g. Regelung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung durch Änderung der Erregung von parallel arbeitenden Phasenschiebern, die Frequenz durch Änderung der Gesamtübersetzung des Wechselrichters geregelt wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.